A Micro Architectural Events Aware Real-Time Embedded System Fault Injector

要約

現代では、システムの複雑さの増大により、SACRES の信頼性、信頼性、セキュリティに重大な課題が生じています。
主な問題には、瞬間的な電圧スパイク、電磁干渉、中性子の衝突、範囲外の温度などの現象の影響を受けやすいことが含まれます。
これらの要因により、トランジスタのスイッチ状態の変化が引き起こされ、その結果、ビットフリッピング、ソフトエラー、およびメモリに保存されているデータの一時的な破損が発生する可能性があります。
ソフト エラーが発生すると、システム障害が発生し、システムが危険な状態に陥る可能性があります。
特に自動車、航空電子工学、航空宇宙などの重要な分野では、このような誤動作は現実世界に影響を及ぼし、個人に損害を与える可能性があります。
この論文では、マイクロアーキテクチャ イベントの監視、集約、検査を容易にするために設計された新しいフォールト インジェクターを紹介します。
これは、マイクロプロセッサの PMU とデバッグ インターフェイスを利用することによって実現され、特にフォールト挿入の再現性の確保に重点を置いています。
フォールト挿入手法はメモリ システム内のビット フリッピングをターゲットにしており、CPU レジスタと RAM に影響を与えます。
これらのフォールト挿入の結果により、ソフト エラーの影響を徹底的に分析できるようになり、特定されたフォールトと SACRES が要求する重要なタイミング予測可能性との間の堅牢な相関関係が確立されます。

要約(オリジナル)

In contemporary times, the increasing complexity of the system poses significant challenges to the reliability, trustworthiness, and security of the SACRES. Key issues include the susceptibility to phenomena such as instantaneous voltage spikes, electromagnetic interference, neutron strikes, and out-of-range temperatures. These factors can induce switch state changes in transistors, resulting in bit-flipping, soft errors, and transient corruption of stored data in memory. The occurrence of soft errors, in turn, may lead to system faults that can propel the system into a hazardous state. Particularly in critical sectors like automotive, avionics, or aerospace, such malfunctions can have real-world implications, potentially causing harm to individuals. This paper introduces a novel fault injector designed to facilitate the monitoring, aggregation, and examination of micro-architectural events. This is achieved by harnessing the microprocessor’s PMU and the debugging interface, specifically focusing on ensuring the repeatability of fault injections. The fault injection methodology targets bit-flipping within the memory system, affecting CPU registers and RAM. The outcomes of these fault injections enable a thorough analysis of the impact of soft errors and establish a robust correlation between the identified faults and the essential timing predictability demanded by SACRES.

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